最新第2章-高频电路基础教学讲义ppt.ppt

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1、第2章-高频电路基础2.1高频电路中的元件、器件和组件2.1.1高频电路中的元器件各种高频电路基本上是由有源器件、无源元件和无源网络组成的。高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件基本相同,但要注意它们在高频使用时的高频特性。高频电路中的元件主要是电阻(器)、电容(器)和电感(器),它们都属于无源的线性元件。1．高频电路中的元件1）电阻一个实际的电阻器,在低频时主要表现为电阻特性,但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面,而且还表现有电抗特性的一面。电阻器的电抗特性反映的就是其高频特性。一个电阻R的高频等效电路如图2—1所示,其中,CR为分布电容,LR为引线电感,R为电阻。图2

2、—1电阻的高频等效电路2．高频电路中的有源器件与用于低频或其它电子线路的器件没有什么根本不同。1）二极管半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中,工作在低电平。2）晶体管与场效应管（FET）在高频中应用的晶体管仍然是双极晶体管和各种场效应管，这些管子比用于低频的管子性能更好,在外形结构方面也有所不同。 高频晶体管有两大类型:一类是作小信号放大的高频小功率管,对它们的主要要求是高增益和低噪声;另一类为高频功率放大管,除了增益外,要求其在高频有较大的输出功率。场效应管也能工作在同样频率下，且噪声更低。3）集成电路用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电

3、路少得多,主要分为通用型和专用型两种。2.1.2高频电路中的组件高频电路中的无源组件或无源网络主要有高频振荡（谐振）回路、高频变压器、谐振器与滤波器等,它们完成信号的传输、频率选择及阻抗变换等功能。1.高频振荡回路高频振荡回路是高频电路中应用最广的无源网络,也是构成高频放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件,在电路中完成阻抗变换、信号选择等任务,并可直接作为负载使用。1)简单振荡回路振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成的回路。只有一个回路的振荡电路称为简单振荡回路或单振荡回路。（1）串联谐振回路。最简单的串联振荡回路如图：r是L和C的损耗之和CLrZS（1）串联谐振频率：（2）品质因

4、数：回路谐振时无功功率与损耗功率之比电容性电感性若在串联振荡回路两端加一恒压信号,则发生串联谐振时因阻抗最小,流过电路的电流最大,称为谐振电流,其值为在任意频率下的回路电流与谐振电流之比为其模为其中,称为回路的品质因数,它是振荡回路的另一个重要参数。画出相应的谐振曲线如图2—5所示。图2—5串联谐振回路的谐振曲线（2－5）在实际应用中,外加信号的频率ω与回路谐振频率ω0之差Δω=ω-ω0表示频率偏离谐振的程度,称为失谐。当ω与ω0很接近时,（2—7）（2—8）令为广义失谐,则式（2—5）可写成(2—9)B图2—7并联谐振回路及其等效电路(a)并联谐振回路;（b）等效电路(2）并联

5、谐振回路。串联谐振回路适用于电源内阻为低内阻（如恒压源）的情况或低阻抗的电路（如微波电路）。R0LCRSiSrLCRSiS并联谐振回路的并联阻抗为定义使感抗与容抗相等的频率为并联谐振频率ω0,令Zp的虚部为零,求解方程的根就是ω0,可得式中,Q为回路的品质因数,有rLCRSiS返回R0LCRSiSrLCRSiS电感性电容性电容性电感性R0r同样定义并联谐振回路端电压的相位为Q11OQ2Q2>Q1OQ1Q2R0LCRSiSiiiCiRiL+ui-图2—8表示了并联振荡回路中谐振时的电流、电压关系。1返回R0LCRSiSRLrLCRSuSRL例1设一放大器以简单并联振荡回路为负载,信号中心频率

6、fs=10MHz,回路电容C=50pF,(1)试计算所需的线圈电感值。(2)若线圈品质因数为Q=100,试计算回路谐振电阻及回路带宽。(3)若放大器所需的带宽B=0.5MHz,则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求?将f0=fs=10MHz代入,得(2)回路谐振电阻和带宽。解(1)计算L值。回路带宽为(3)求满足0.5MHz带宽的并联电阻。设回路上并联电阻为R1,并联后的总电阻为R1∥R0,总的回路有载品质因数为QL。由带宽公式,有此时要求的带宽B=0.5MHz,故回路总电阻为需要在回路上并联7.97kΩ的电阻。作用：实现阻抗匹配或阻抗变换。CLR'LCLRLR'LUTU1信号

7、源的阻抗匹配Rs=Ri负载的阻抗匹配RL=R0阻抗匹配CLrRLRsRiRo2)抽头并联振荡回路设接入系数为：p=U1/UT，则：RL'=p2RL接入系数（或抽头系数）p的定义：与外电路相联的那部分电抗与本回路参与分压的同性质总电抗之比。也可用电压比来表示。U—部分电抗两端电压UT—总电抗两端的电压接入系数为：p=U1/UT高Q值时：L1R1)接入系数2）考虑互感3）紧耦合变压器对于图（b）的电路,其接入系数p可以直接